[发明专利]一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置

说明书

技术领域

本发明属于防火安全领域，涉及一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，适于测定可燃物在不同海拔高度的燃烧速率。 

背景技术

随着西部大开发的深入和青藏铁路的建成通车，越来越多的人进入西部高原地区进行生产建设。平原地区的人进入高原后由于空气中含氧量的降低产生极大的不适应，表现为胸闷气短、疲劳困乏、记忆力减退、失眠烦躁、头痛头晕，甚至出现肺水肿、脑水肿等疾病，严重时危害人体生命。因此，对高原地区室内或赴高原列车车厢进行富氧是解决高原缺氧的主要途径。目前，在青藏铁路列车上采用了膜式制氧机来满足室内的增氧需求。膜式制氧机出口处的氧气浓度为31％～34％，氧气通过管道送到车顶单元式空调机组的蒸发器通风机的出口处，经空调器处理过的空气稀释后送入通风道再进入客室内。如果蒸发器通风机因故停转或者制氧机有泄漏的话，则通风机出口外的送风道内或者制氧机舱内的氧气浓度也会局部上升。由于司机室和车厢都是一个密闭空间，如果乘员使用的氧气袋或小型氧气罐因破损有泄漏时，会在局部区域形成极高的氧气浓度。高原室内富氧的结果与车厢相似，为了满足工作人员对氧的需要，也要对人居环境(办公室、休息室、宿舍、宾馆等)进行富氧，随着氧气分压和氧气体积百分比浓度(以下简称氧浓度)的增加，材料的燃烧特性有很大变化，容易点燃且火焰蔓延速度加快，因此在低气压条件下增加氧浓度必须考虑防火安全。 

“西藏古建筑中装饰织物的燃烧特性研究”一文(中国科学技术大学学报，2007，37(3)：284-289)利用不同火源对20种西藏古建筑中典型装饰织物和4种纯涤、纯棉和涤棉织物进行了燃烧试验。结果表明，西藏低氧低压条件已能充分支持织物的实尺度燃烧，虽织物燃烧速率降低，燃烧时间加长，但局部燃烧加剧，火焰体积加大，具有较大的火灾危险性。 

可燃织物材料的潜在危险性取决于材料的点燃难易性、燃烧速率、释热量和熄灭难易性，而这些因素与大气压密切相关，因此，利用一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置考察不同海拔高度下可燃物的燃烧特性对于研究可燃物防火安全具有重要的现实意义。 

在低气压密封室内对样品进行点火一般采用明火喷燃、电阻丝加热点燃和激光点燃三种方式。明火点火可以迅速的将试件点燃，即用一根点火杆伸入燃烧室，在点火杆的前端安装 一个电磁阀，当阀门打开时燃料气进入，同时高能点火器被激发将燃料气点燃。当产生的火焰将试件点着后马上关闭点火器，同时燃料气也停止进入。该种点燃方式存在的问题是点火过程中消耗氧气，会改变密封室内氧浓度；此外，还会使燃料气进入燃烧室，对实验结果造成影响。电阻丝加热点燃是利用电流通过电阻丝时电阻丝会以热的形式做功，电炉丝在加热时可以达到600℃～700℃。使用电阻丝点火时在电阻丝上接一个温度传感器，同时串联一个电流调节器，这样可以通过调节电阻丝的电流大小来调节电阻丝的温度，当样品着火时可以测出着火时的温度。由于电阻丝点火不能瞬间的将试件点燃，热辐射会导致室内环境的温度升高，且在电阻丝加热的过程中，试件也会被加热，从而影响样品的燃烧过程。激光点燃是利用激光高能量的特点，在短时间和小面积范围内将材料点燃，激光能转化为热能的速率远大于材料热扩散的速率，在含能材料内部形成“点”式高温区域，最终达到着火温度。激光器发出的功率稳定，能够保证着火条件一致，可以消除因其它条件变化对燃烧造成的影响，因此，选用激光点火是一个比较好的方法。 

发明内容

本发明的目的在于开发一种在低气压环境下测定可燃物燃烧性能，尤其是燃烧速率的测试装置。 

一种高原人工富氧环境可燃物燃烧速率测试装置，该装置由燃烧室、定位机构、配气系统、气流循环与浓度监测系统、抽真空系统、点火系统和数据采集系统七部分组成。 

其中所述燃烧室由室门、密封条、有机玻璃窗和燃烧室壳体构成，密封条通过室门上的环形凹槽固定，当关闭室门时，采用螺栓固定，抽真空会导致外界大气压高于室内压力，从而将室门压紧，密封条与燃烧室壳体外壁吻合，保证气密性。燃烧室内下部放置一片石棉垫，当激光点燃样品时，不会直接灼烧燃烧室材质，通过石棉垫将热量吸收，保护了燃烧室壳体。燃烧室内体积的大小由所燃烧样品的质量和所需气体组分浓度决定。燃烧室内气体总压可以通过高精度真空压力表读出。